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Ultrafine Pt Nanoparticle-Decorated Co(OH)2 Nanosheet Arrays with Enhanced Catalytic Activity toward Hydrogen Evolution
ACS Catalysis ( IF 11.3 ) Pub Date : 2017-09-22 00:00:00 , DOI: 10.1021/acscatal.7b01994 Zhicai Xing 1 , Ce Han 1 , Dewen Wang 1, 2 , Qun Li 1, 2 , Xiurong Yang 1
ACS Catalysis ( IF 11.3 ) Pub Date : 2017-09-22 00:00:00 , DOI: 10.1021/acscatal.7b01994 Zhicai Xing 1 , Ce Han 1 , Dewen Wang 1, 2 , Qun Li 1, 2 , Xiurong Yang 1
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The combinations of Earth-abundant materials with noble metals provide an orientation for developing highly active and stable catalysts toward hydrogen production with reduced noble metal loadings. Here, we designed carbon cloth (CC)-supported Earth-abundant Co(OH)2 nanosheets array (Co(OH)2/CC) as an ideal three-dimensional (3D) substrate for Pt electrodeposition (Pt–Co(OH)2/CC, Pt in Pt–Co(OH)2: 5.7 wt %) to achieve top performance of a hydrogen evolution reaction (HER) under alkaline and neutral conditions. The Pt–Co(OH)2/CC catalyst exhibits a near-zero onset overpotential and a Tafel slope of 70 mV dec–1, and it requires an overpotential of 32, 54, and 122 mV to deliver the geometrical current density of 10, 20, and 100 mA cm–2, respectively, with catalytic activities exceeding to those of the commercial Pt/C decorated CC (Pt/C/CC). Furthermore, the HER activity of Co(OH)2 decorated with several transition metals (Ni, Co, and Fe) was demonstrated in experiments, further validating the high HER activity of the Pt–Co(OH)2/CC catalyst. In addition, this catalyst also offers enhanced catalytic performance and durability under neutral conditions. Impressively, based on the normalized HER current densities by electrochemical surface area, the HER activity of the Pt–Co(OH)2/CC catalyst is 4.8 and 2.6 times greater than that of the commercial Pt/C/CC in alkaline and neutral solution, respectively. The unprecedented catalytic performances of Pt–Co(OH)2/CC catalyst are attributed to the synergistic catalytic effects originating from the nanointerfaces between Co(OH)2 and Pt.
中文翻译：
超细的Pt纳米颗粒修饰的Co（OH）2纳米片阵列，具有增强的催化活性，促进氢气的释放
富含地球的材料与贵金属的组合为开发高活性和稳定的催化剂，以减少贵金属负载的氢气生产提供了方向。在这里，我们设计了碳布（CC）支撑的富含地球的Co（OH）2纳米片阵列（Co（OH）2 / CC），作为用于Pt电沉积（Pt–Co（OH）的理想三维（3D）衬底）2 / CC，Pt–Co（OH）2中的Pt ：5.7 wt％）在碱性和中性条件下获得最高的析氢反应（HER）性能。Pt–Co（OH）2 / CC催化剂表现出接近零的起始超电势，Tafel斜率为70 mV dec –1，它需要32、54和122 mV的超电势才能分别提供10、20和100 mA cm –2的几何电流密度，其催化活性超过了商用Pt / C装饰的CC（Pt / C / CC）。此外，她的共同的活性（OH）2装饰有几个过渡金属（镍，钴，和铁）的实验证明，还验证所述高HER的铂-钴（OH）的活性2 / CC催化剂。另外，该催化剂在中性条件下还提供增强的催化性能和耐久性。令人印象深刻的是，基于归一化的HER电流密度（通过电化学表面积），Pt–Co（OH）2的HER活性/ CC催化剂在碱性和中性溶液中分别比市售Pt / C / CC催化剂大4.8和2.6倍。Pt-Co（OH）2 / CC催化剂空前的催化性能归因于Co（OH）2和Pt之间的纳米界面产生的协同催化作用。
更新日期：2017-09-23
中文翻译：
超细的Pt纳米颗粒修饰的Co（OH）2纳米片阵列，具有增强的催化活性，促进氢气的释放
富含地球的材料与贵金属的组合为开发高活性和稳定的催化剂，以减少贵金属负载的氢气生产提供了方向。在这里，我们设计了碳布（CC）支撑的富含地球的Co（OH）2纳米片阵列（Co（OH）2 / CC），作为用于Pt电沉积（Pt–Co（OH）的理想三维（3D）衬底）2 / CC，Pt–Co（OH）2中的Pt ：5.7 wt％）在碱性和中性条件下获得最高的析氢反应（HER）性能。Pt–Co（OH）2 / CC催化剂表现出接近零的起始超电势，Tafel斜率为70 mV dec –1，它需要32、54和122 mV的超电势才能分别提供10、20和100 mA cm –2的几何电流密度，其催化活性超过了商用Pt / C装饰的CC（Pt / C / CC）。此外，她的共同的活性（OH）2装饰有几个过渡金属（镍，钴，和铁）的实验证明，还验证所述高HER的铂-钴（OH）的活性2 / CC催化剂。另外，该催化剂在中性条件下还提供增强的催化性能和耐久性。令人印象深刻的是，基于归一化的HER电流密度（通过电化学表面积），Pt–Co（OH）2的HER活性/ CC催化剂在碱性和中性溶液中分别比市售Pt / C / CC催化剂大4.8和2.6倍。Pt-Co（OH）2 / CC催化剂空前的催化性能归因于Co（OH）2和Pt之间的纳米界面产生的协同催化作用。
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